直系同源基因是伴随物种分化事件而产生，而旁系同源基因是由复制事件所产生。目前，随着基因组测序的快速发展，直系同源基因的检测变得越来越重要，尤其是在进化生物学及比较基因组学方面。当前，查找直系同源基因主流的软件主要有两个：OrthoFinder和OrthoMCL。前者近些年发展较快，软件版本经常更新，功能强大，运算速度快，操作简便，安装比较友好，通过conda可直接安装使用，这两年引用也较高；而后者是用的最多的一款查找同源基因的软件，引用超高，最新版本为2013年7月公布的v2.0版本，目前为止，已经很久没更新了，官方给出的使用手册，需要13步才能完成整个运行流程，包括Mysql数据库安装及配置、OrthoMCL配置文件准备、格式转换、聚类等一系列步骤，非常繁琐，软件安装非常不友好，需要root权限。github上有人开发了OrthoMCL Pipeline，可自动化运行OrthoMCL，虽然安装超级复杂，但使用超级便利。链接如下：https://github.com/apetkau/orthomcl-pipeline/blob/master/INSTALL.md
本文主要讲一下，OrthoMCL原始的安装方法及使用，OrthoMCL是一种用于对同源蛋白序列进行分组的基因组级别的算法。它不仅提供了由两个或多个物种/基因组共享的群体，而且还提供了代表物种特有的基因扩展家族的群体。因此，它是真核生物基因组自动注释的重要工具。基于序列的相似性，OrthoMCL可以将一组蛋白序列（比如全基因组的proteins）归类到ortholog groups、in-paralogs groups和co-orthologs。下面进入正题：
一、Mysql数据库安装及配置
1、 检测系统是否自带安装MySQL
$ rpm -qa | grep mysql
卸载自带mysql
$ rpm -e mysql #普通模式删除
$ rpm -e --nodeps mysql #强力删除
2、 Mysql的安装
下载MySQL5.7：wget http://dev.mysql.com/get/Downloads/MySQL-5.7/mysql-5.7.12-1.el6.x86_64.rpm-bundle.tar
$ tar -xf mysql-5.7.12-1.el6.x86_64.rpm-bundle.tar #解压文件
$ rpm -ivh common, libs, devel, client, server #rpm安装
$ service mysqld start #启动mysql
$ vim /etc/my.cnf #修改 /etc/my.cnf 在文档尾 加入 skip-grant-tables root用户免密登入
$ service mysqld restart #重启 mysql
$ mysql -u root -p #使用指令 mysql -u root -p 登陆 密码输入直接回车
修改root 用户信息 ，完成后删除 my.cnf 文档尾 skip-grant-tables
>use mysql;
>update user set password_expired='N' where user='root';
>update user set authentication_string=password('123456') where user='root';
>flush privileges;
3、 mysql-server的安装
下载Yum资源包
https://dev.mysql.com/downloads/repo/yum/
$ wget http://repo.mysql.com/mysql-community-release-el7-5.noarch.rpm $ rpm -ivh mysql-community-release-el7-5.noarch.rpm
$ yum update
$ yum install mysql-server
4、报错解决：
（1）libs包冲突
$ rpm -e mariadb-libs-1:5.5.64-1.el7.x86_64 --nodeps #强力删除安装包
（2）
（3）mysql报错ERROR 1819 (HY000): Your password does not satisfy the current policy requirements
6、Mysql数据库配置
（1）利用OrthoMCL提供的config文件进行编译
$ mysql -u root -p #登录root；密码：Waitingforyou602
$ create user 'orthomcl' identified by 'orthomcl'; #创建orthomcl用户及密码
$ GRANT ALL PRIVILEGES on *.* to 'orthomcl' WITH GRANT OPTION;
$ FLUSH PRIVILEGES;quit
（2）安装perl依赖模块
# mysql路径为/usr/bin
###配置orthomcl.config.template文件
$ cp /home/Tools/orthomclSoftware-v2.0.9/doc/OrthoMCLEngline/Main/orthomcl.config.template orthomcl.config
$ vim orthomcl.config
$ show global variables like 'port'; #查看mysql端口
$ orthomclInstallSchema orthomcl.config install_tables.log
### done
二、OrthoMCL的使用
1、 创建orthomcl输入文件
$ redun_remove protein.fasta > non_dun_protein.fasta
$ mkdir compliantFasta; cd compliantFasta
$ orthomclAdjustFasta Ath ../data/AraThaliana.fa 1
#去除可变剪切序列
2、过滤序列
$ orthomclFilterFasta pre-data/ 10 20
# 过滤序列，允许最短的protein长度为10，stop codons最大比例为20%，生成两个文件goodProteins.fasta和poolProteins.fasta
3、对goodProteins.fasta中的序列进行BLAST比对
# blastp比对
$ makeblastdb -in goodProteins.fasta -dbtype prot -out orthomcl
$ nohup blastp -db orthomcl -query goodProteins.fasta -seg yes -out orthomcl.blastout -evalue 1e-5 -outfmt 7 -num_threads 24 2> blastp.log &
4、处理blast结果
$ grep -P "^[^#]" orthomcl.blastout > blastresult
$ orthomclBlastParser blastresult compliantFasta > similarSequences.txt
$ perl -p -i -e 's/\t(\w+)(\|.*)orthomcl/\t$1$2$1/' similarSequences.txt
$ perl -p -i -e 's/0\t0/1\t-181/' similarSequences.txt
5、将similarSequences.txt载入到数据库中
$ orthomclLoadBlast ../orthomcl-install-file/orthomcl.config similarSequences.txt
6、寻找成对蛋白质
$ orthomclPairs ../orthomcl-install-file/orthomcl.config orthomcl_pairs.log cleanup=no
7、从数据库中导出数据
$ orthomclDumpPairsFiles orthomcl.config.template
此步生成mclInput文件和pairs文件夹；文件夹中包含3个文件coorthologs.txt，inparalogs.txt，orthologs.txt。
coorthologs.txt
inparalogs.txt
orthologs.txt
8、 mcl进行聚类
mcl mclInput --abc -I 1.5 -o mclOutput
mclInput
9、整理mcl聚类结果
orthomclMclToGroups Ath 1 < mclOutput > groups.txt
后续分析需依赖脚本，github上有针对后续结果分析的脚本，根据需求不同可自行搜索。
参考：
Li, L., Stoeckert, C.J., Jr., and Roos, D.S. (2003). OrthoMCL: identification of ortholog groups for eukaryotic genomes. Genome Res. 13:2178–2189.
Van Dongen S. Graph clustering by flow simulation (2000). PhD Thesis, University of Utrecht, The Netherlands.
https://github.com/apetkau/orthomcl-pipeline/blob/master/INSTALL.md
http://www.chenlianfu.com/?tag=orthomcl
https://orthomcl.org/orthomcl/
网友评论